KR101910133B1 - 유니플로 소기식 2사이클 엔진 - Google Patents

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Abstract

유니플로 소기식 2사이클 엔진은 내부에 연소실이 형성되는 실린더와, 실린더 내를 슬라이딩하는 피스톤과, 실린더에서의 피스톤의 스트로크 방향의 일단측에 설치되고, 피스톤의 슬라이딩 동작에 따라 연소실에 활성 가스를 흡입하는 소기 포트와, 소기 포트보다 실린더의 직경 방향 외측에 설치되고, 소기 포트에 흡입되는 활성 가스에 연료 가스를 분사하는 연료 분사부(126)를 구비하고, 연료 분사부는 내부와 외부를 관통하는 내공을 가지며, 내부로 연료 가스가 도입되는 내관(156)과, 내부와 외부를 관통하는 외공을 가지며, 내부에 내관을 수용하여 내관과 함께 이중관을 형성하는 외관(158)과, 내관과 외관의 상대 위치를 변화시켜, 내공과 외공이 중첩되는 면적인 개구량을 변화시키는 구동부(154)를 구비한다.

Description

유니플로 소기식 2사이클 엔진{Uniflow scavenging two-cycle engine}
본 개시는 활성 가스와 함께 연료 가스를 소기 포트로부터 실린더 내로 흡입하는 유니플로 소기식 2사이클 엔진에 관한 것이다.
본원은 2014년 11월 4일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 2014－224455호 및 일본 특허 출원 2014－224456호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그러한 내용을 여기에 원용한다.
선박의 기관으로서도 이용되는 유니플로 소기식 2사이클 엔진은 실린더에서의 피스톤의 스트로크 방향 일단측에 소기 포트가 설치되고, 타단측에 배기 포트가 설치되어 있다. 그리고, 흡기(급기) 행정에 있어서 소기 포트로부터 연소실로 활성 가스가 흡입되면, 연소 작용에 의해 발생한 배기 가스가 흡입되는 활성 가스에 의해 배기 포트로부터 압출되도록 하여 배기된다.
이러한 유니플로 소기식 2사이클 엔진에 있어서, 기체 연료인 연료 가스를 연료로 하여, 연소실로 직접 연료 가스를 분사하는 것이 아니라, 소기 포트측으로부터 실린더 내로 연료 가스를 공급하는 기술이 개발되어 있다. 예컨대, 특허 문헌 1에 기재된 엔진에서는, 실린더 외벽에서의 소기 포트의 상측에, 실린더의 둘레 방향으로 연장되는 환상의 챔버가 형성된다. 또한, 노즐관이 챔버로부터 소기 포트의 내벽을 관통하여 소기 포트의 내부까지 연장되어 있다. 챔버에 연통되는 제어 밸브가 개방되면, 제어 밸브를 통해 챔버 내로 연료 가스가 공급되고, 챔버로부터 노즐관을 통해 소기 포트 내로 연료 가스가 분사된다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 제3908855호 공보
특허 문헌 1에 기재된 구성에서는, 제어 밸브를 닫음으로써, 연료 가스의 분사를 정지한다. 그러나, 챔버나 노즐관 내에 잔류한 연료 가스는 제어 밸브를 폐쇄한 후에도, 소기 포트로부터 분사된다는 문제가 있다. 즉, 제어 밸브가 폐쇄된 후, 실제로 연료 가스의 분사가 완전히 정지될 때까지 지연이 발생한다.
본 개시는 이러한 과제에 비추어 연료 가스의 분사를 신속히 정지할 수 있는 유니플로 소기식 2사이클 엔진을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 개시의 유니플로 소기식 2사이클 엔진에 따른 제1 실시 형태는, 내부에 연소실이 형성되는 실린더와, 실린더 내를 슬라이딩하는 피스톤과, 실린더 내에서의 피스톤의 스트로크 방향의 일단측에 설치되고, 피스톤의 슬라이딩 동작에 따라 연소실로 활성 가스를 흡입하는 소기 포트와, 소기 포트보다 실린더의 직경 방향 외측에 설치되고, 소기 포트에 흡입되는 활성 가스에 연료 가스를 분사하는 연료 분사부를 구비한다. 또한, 연료 분사부는 내부와 외부를 관통하는 내공을 가지며, 내부로 연료 가스가 도입되는 내관과, 내부와 외부를 관통하는 외공을 가지며, 내부에 내관을 수용하여 내관과 함께 이중관을 형성하는 외관과, 내관과 외관의 상대 위치를 변화시켜, 내공과 외공이 중첩되는 면적인 개구량을 변화시키는 구동부를 구비한다.
본 개시의 유니플로 소기식 2사이클 엔진에 따르면, 연료 가스의 분사를 신속하게 정지할 수 있다.
도 1은 유니플로 소기식 2사이클 엔진의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 있어서의 소기 포트 근방의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 가스 분사 밸브를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 IV－IV선 단면도이다.
도 5a는 연료 분사부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5b는 연료 분사부를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a는 내관 및 외관의 단면도이다.
도 6b는 내관 및 외관의 단면도이다.
도 7은 내공과 외공의 위치 관계를 설명하기 위한 제1의 도면이다.
도 8은 내공과 외공의 위치 관계를 설명하기 위한 제2의 도면이다.
도 9a는 내관과 외관의 상대 위치의 변화를 단계적으로 나타내는 도면이다.
도 9b는 내관과 외관의 상대 위치의 변화를 단계적으로 나타내는 도면이다.
도 9c는 내관과 외관의 상대 위치의 변화를 단계적으로 나타내는 도면이다.
도 9d는 내관과 외관의 상대 위치의 변화를 단계적으로 나타내는 도면이다.
도 10a는 본 개시에 있어서의 소기 포트의 개도(開度)와 혼합 가스 농도와의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 10b는 비교예에 있어서의 소기 포트의 개도와 혼합 가스 농도와의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 11a는 제1 변형예에 있어서의 내공과 외공을 설명하기 위한 도면이다.
도 11b는 제1 변형예에 있어서의 내공과 외공을 설명하기 위한 도면이다.
도 12a는 제2 변형예에 있어서의 내공과 외공을 설명하기 위한 도면이다.
도 12b는 제2 변형예에 있어서의 내공과 외공을 설명하기 위한 도면이다.
도 13a는 제3 변형예에 있어서의 내공과 외공을 설명하기 위한 도면이다.
도 13b는 제3 변형예에 있어서의 내공과 외공을 설명하기 위한 도면이다.
도 14a는 제4 변형예에 있어서의 연료 분사부를 설명하기 위한 도면이다.
도 14b는 제4 변형예에 있어서의 내공과 외공을 설명하기 위한 도면이다.
도 15a는 제5 변형예에 있어서의 연료 분사부를 설명하기 위한 도면이다.
도 15b는 제5 변형예에 있어서의 내공과 외공을 설명하기 위한 도면이다.
도 16a는 제6 변형예에 있어서의 연료 분사부를 설명하기 위한 도면이다.
도 16b는 제6 변형예에 있어서의 내공과 외공을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 유니플로 소기식 2사이클 엔진의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 18은 도 17의 II－II선 단면도이다.
도 19는 도 17의 파선 부분의 확대도이다.
도 20은 도 19에 있어서의 연료 배관 및 개폐 기구를 나타내는 도면이다.
도 21a는 연료 분사구의 개폐를 설명하기 위한 도면이다.
도 21b는 연료 분사구의 개폐를 설명하기 위한 도면이다.
도 21c는 연료 분사구의 개폐를 설명하기 위한 도면이다.
도 22a는 본 개시에 있어서의 소기 포트의 개도와 혼합 가스 농도와의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 22b는 비교예에 있어서의 소기 포트의 개도와 혼합 가스 농도와의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부 도면을 참조하면서, 본 개시의 바람직한 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 이러한 실시 형태에 나타내는 치수, 재료, 기타 구체적인 수치 등은 명시된 이해를 용이하게 하기 위한 예시에 불과하고, 특별한 언급이 없는 한, 본 개시를 한정하는 것은 아니다. 또한 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능, 구성을 갖는 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략하고, 또한 본 개시에 직접 관계가 없는 요소는 도시를 생략한다.
도 1은 유니플로 소기식 2사이클 엔진(100)의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 본 실시 형태의 유니플로 소기식 2사이클 엔진(100)은, 예컨대, 선박 등에 이용된다. 구체적으로, 유니플로 소기식 2사이클 엔진(100)은 실린더(110), 피스톤(112), 배기 포트(114), 배기 밸브(116), 소기 포트(118), 소기실(120), 가스 공급관(122), 가스 분사 밸브(124), 및 연료 분사부(126)를 포함하여 구성된다.
유니플로 소기식 2사이클 엔진(100)에서는, 피스톤(112)의 상승 행정 및 하강 행정의 2행정 동안, 배기, 흡기, 압축, 연소, 팽창이 행해지고, 피스톤(112)이 실린더(110) 내를 슬라이딩한다. 피스톤(112)에는, 피스톤 로드(112a)의 일단이 고정되어 있다. 또한, 피스톤 로드(112a)의 타단에는 크로스 헤드(미도시)가 연결되어 있고, 크로스 헤드는 피스톤(112)과 함께 왕복 이동한다. 피스톤(112)의 왕복 이동에 수반하여 크로스 헤드가 왕복 이동하면, 그 왕복 이동에 연동하여 크랭크 샤프트(미도시)가 회전한다.
배기 포트(114)는 피스톤(112)의 상사점보다 상방의 실린더 헤드(110a)에 설치된 개구부이고, 연소실(128) 내에서 발생한 연소 후의 배기 가스를 배기하기 위해 개폐된다. 배기 밸브(116)는 배기 밸브 구동 장치(116a)에 의해 소정의 타이밍에 상하로 슬라이딩되어, 배기 포트(114)를 개폐한다. 배기 포트(114)가 개방되어 있을 때 배기 포트(114)를 통해 배기 가스가 실린더(110)로부터 배기된다.
소기 포트(118)는 실린더(110)의 하단측 내주면(실린더 라이너(110b)의 내주면)으로부터 외주면까지 관통하는 구멍이고, 실린더(110)의 전체 둘레에 걸쳐 복수개 설치되어 있다. 그리고, 소기 포트(118)는 피스톤(112)의 슬라이딩 동작에 따라 실린더(110) 내로 활성 가스를 흡입한다. 이 활성 가스는 산소, 오존 등의 산화제, 또는 그 혼합 가스(예컨대 공기)를 포함한다.
도 2는, 도 1에서의 소기 포트(118) 근방의 구성을 나타내는 도면이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 소기 포트(118)는 실린더(110) 중 소기실(120) 내에 위치하는 부분에 설치된다. 소기실(120)에는, 블로워(미도시)에 의해 압축된 활성 가스(예컨대 공기)가 도입된다.
그 때문에, 피스톤(112)의 슬라이딩 동작에 따라 소기 포트(118)가 개방되면, 소기실(120)과 실린더(110) 내의 차압(差壓)에 의해, 소기실(120)로부터 소기 포트(118)를 통해 실린더(110) 내로 활성 가스가 흡입된다. 실린더(110)에 흡입된 활성 가스는 피스톤(112)에 의해 연소실(128)로 도입된다.
가스 공급관(122)은 연료 가스가 저장된 연료 탱크(미도시) 및 가스 분사 밸브(124)와 각각 연통되고, 연료 탱크로부터 가스 분사 밸브(124)로 연료 가스를 도입한다.
도 3은 가스 분사 밸브(124)를 설명하기 위한 도면이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 가스 분사 밸브(124)의 본체(124a) 내부에는, 유압 피스톤(130)이 배치되어 있고, 유압 피스톤(130)에 의해, 본체(124a) 내부에 형성된 유압실(132)과 스프링실(134)이 나뉘어져 있다. 그리고, 유압 피스톤(130)은 본체(124a) 내부를 유압실(132)측 및 스프링실(134)측으로 슬라이딩 가능하게 되어 있다.
유압실(132)은 작동유 관(136)과 연통되어 있고, 작동유 관(136)으로부터 공급되는 작동유가 충만되어 있다. 유압 피스톤(130)은 유압실(132) 내의 작동유에 의해, 도 3 중 상방향으로 압압된다.
또한, 스프링실(134)에는, 스프링부재(138)가 배치되고, 유압 피스톤(130) 중 스프링실(134)측에 스프링부재(138)가 접촉되어 있다. 그리고, 유압 피스톤(130)에는 작동유에 의한 압압력에 저항하는 방향으로, 스프링부재(138)의 탄성 가압력이 작용하고 있다.
따라서, 유압실(132)로 공급되는 작동유의 유압이 강해지면, 작동유에 의해 압압된 유압 피스톤(130)이 본체(124a) 내를, 도 3에서의 상측으로 이동하고, 유압이 약해지면, 스프링부재(138)의 탄성 가압력에 의해 유압 피스톤(130)이 본체(124a) 내를, 도 3의 하측으로 이동한다.
또한, 작동유 리크관(140)이 유압 피스톤(130)까지 연통되어 있고, 유압 피스톤(130)의 이동에 수반하여 유압실(132)로부터 누출되는 작동유는 작동유 리크관(140)을 통해 본체(124a) 외부로 배출된다.
또한 본체(124a)의 내부 중 스프링실(134)보다, 도 3에서의 상측에는, 가스 공급관(122)과 연통되는 연통로(122a)가 연결된 가스실(142)이 형성되어 있고, 가스 공급관(122)으로부터 연료 가스가 공급된다.
가스 분사 밸브(124)의 본체(124a)의 일단측에는, 연료 분사부(126)와 연통되는 연통 배관(148)이 접속되어 있고, 가스실(142)은 본체(124a)의 일단에 형성된 연통구(124b)를 통해 연통 배관(148)과 연통되어 있다.
샤프트(144)의 일단에는 밸브체부(146)가 형성되고, 밸브체부(146)는 연통구(124b)의 외측에 위치하고 있다. 또한, 샤프트(144)의 타단측은 유압 피스톤(130)에 고정되고, 가스실(142)로부터 스프링실(134)까지 본체(124a)를 관통한다. 가스 리크관(150)은 스프링실(134)과 연통되어 있고, 가스실(142)로부터 스프링실(134)로 누출되는 연료 가스는 가스 리크관(150)을 통해 본체(124a) 외부로 배출된다.
그리고, 상기와 같이 유압 피스톤(130)이 유압에 따라 이동하면, 밸브체부(146)는 연통구(124b)를 개폐한다. 이와 같이 하여 가스 분사 밸브(124)는 유압에 의해 밸브체부(146)을 작동시키고, 가스 공급관(122)으로부터 연통 배관(148)으로의 연료 가스의 공급을 개시 또는 정지시킨다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 연료 분사부(126)는 연료 배관(152)과 구동부(154)를 가진다. 연료 배관(152)은 연통 배관(148)과 연통되어 있고, 연통 배관(148)으로부터 공급된 연료 가스가 유통된다. 구동부(154)는 연료 배관(152)을 개폐함으로써, 연료 배관(152)으로부터의 연료 가스의 분사를 제어한다.
도 4는 도 2의 IV－IV선 단면도이다. 도 4에서는, 이해를 용이하게 하기 위해, 연료 배관(152)의 단면은 간략화하여 나타내고, 연료 배관(152)의 내부 구조에 대해서는 후술한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 연료 배관(152)은 소기 포트(118)보다 실린더(110)의 직경 방향 외측에 설치되고, 소기 포트(118)에 흡입되는 활성 가스에 연료 가스를 분사한다.
도 4에 도시한 예에 있어서, 연료 배관(152)은 인접한 소기 포트(118) 사이에서의 실린더(110)의 외표면의 직경 방향 외측에 배치되어 있고, 연료 배관(152)에 의해 활성 가스의 흐름이 잘 저해되지 않게 되어 있다.
도 4에 도시한 예에서는, 연료 배관(152)과 소기 포트(118)가 동수(同數) 배치되어 있는 경우에 대해 설명하였지만, 연료 배관(152)과 소기 포트(118)의 배치수가 다를 수도 있고, 예컨대, 2개의 소기 포트(118)마다 하나의 연료 배관(152)이 설치될 수도 있다.
도 5a 및 도 5b는, 연료 분사부(126)를 설명하기 위한 도면이다. 도 5a 및 도 5b에 도시한 바와 같이, 연료 배관(152)은 내관(156)과 외관(158)으로 구성된다. 내관(156)의 내부에는 연료 가스가 도입되고, 외관(158)은 내부에 내관(156)을 수용하여 내관(156)과 함께 이중관을 형성한다.
내관(156)의 외경은 외관(158)의 내경보다 약간 작고, 내관(156)의 외주면은 외관(158)의 내주면과 거의 전면(全面)에 걸쳐 접촉되어 있다. 또한, 내관(156) 중, 도 5a 및 도 5b중 하측의 선단은 개구되어 있고, 외관(158)의 본체(158a)의 내부와 내관(156)의 본체(156a)의 내부가 이 개구를 통해 연통되어 있다.
외관(158)은, 도 3에 도시한 연통 배관(148)과 연통되어 있고, 연통 배관(148)으로부터 연료 가스가 외관(158)에 공급된다. 외관(158)의 본체(158a) 내부로 도입된 연료 가스는, 내관(156)의 선단(하단)으로부터, 내관(156)의 본체(156a) 내부로 유입된다.
구동부(154)는 2개의 유압실(160, 162)과, 2개의 유압실(160, 162)을 나누는 유압 피스톤(164)을 구비한다. 또한, 유압 피스톤(164)에는 샤프트(166)가 고정되어 있고, 샤프트(166) 중, 도 5a 및 도 5b에서 하측의 선단측에는 내관(156)의 기단(상단)이 고정되어 있다.
도 5a에 도시한 상태로부터, 유압실(160)로 공급되는 작동유의 유압이 강해지면, 도 5b에 도시한 바와 같이, 샤프트(166)가, 도 5a 및 도 5b에서 하측으로 이동하고, 그에 따라, 내관(156)이, 도 5a 및 도 5b에서 하측으로 이동한다.
반대로, 도 5b에 도시한 상태로부터, 유압실(162)로 공급되는 작동유의 유압이 강해지면, 도 5a에 도시한 바와 같이, 샤프트(166)가, 도 5a 및 도 5b에서 상측으로 이동하고, 그에 따라, 내관(156)이, 도 5a 및 도 5b에서 상측으로 이동한다. 이와 같이 하여, 구동부(154)는 내관(156)을 도 5a 및 도 5b에서 상하 방향(즉, 실린더(110) 내에서의 피스톤(112)의 스트로크 방향. 이하, 스트로크 방향이라 약칭하는 경우도 있다)으로 이동시키고, 내관(156)과 외관(158)의 상대 위치를 변화시킨다.
도 6a 및 도 6b는, 내관(156) 및 외관(158)의 단면도이고, 도 5a 및 도 5b에서의 파선으로 둘러싸인 부분을, 반시계 방향으로 90° 회전시켜 나타낸다. 즉, 도 6a 및 도 6b에 있어서, 우측이 피스톤(112)의 하사점측(스트로크 방향의 일단측)이고, 좌측이 피스톤(112)의 상사점측(스트로크 방향의 타단측)으로 되어 있다. 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이, 내관(156)은, 내관(156)의 본체(156a) 내부와 외부를 관통하는 내공(174)을 가지며, 외관(158)은, 외관(158)의 본체(158a) 내부와 외부를 관통하는 외공(176)을 가진다. 내공(174) 및 외공(176)은 각각 스트로크 방향(도 6a 및 도 6b에서 좌우 방향)으로 이격되어 복수개 설치되어 있다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 내공(174)과 외공(176)이 겹치면, 내관(156)의 내부를 유통하는 연료 가스가 내공(174) 및 외공(176)을 통해 연료 배관(152)으로부터 분사되고, 소기 포트(118)로 흡입되는 활성 가스에 합류한다.
그리고, 내관(156)이 스트로크 방향으로, 도 6a 및 도 6b에서 좌측(피스톤(112)의 상사점측)으로 이동하면, 도 6b에 도시한 바와 같이, 내공(174)과 외공(176)이 모두 겹치지 않은 상태가 되고, 연료 배관(152)으로부터의 연료 가스의 분사가 정지된다. 이와 같이, 구동부(154)는 내공(174)과 외공(176)이 중첩되는 면적인 개구량을 변화시킨다. 그 결과, 연료 배관(152) 중 연료 가스가 분사되는 개구부가 개폐됨으로써, 연료 가스의 분사를 지연 없이 신속하게 정지할 수 있게 된다.
도 7은 내공(174)과 외공(176)의 위치 관계를 설명하기 위한 제1의 도면이고, 도 6a 및 도 6b와 동일한 부위를, 도 6a 및 도 6b와 동일한 방향에 배치한 외관을 나타낸다. 즉, 도 7에 있어서, 우측이 피스톤(112)의 하사점측(스트로크 방향의 일단측)이고, 좌측이 피스톤(112)의 상사점측(스트로크 방향의 타단측)으로 되어 있다. 도 7에 있어서, 파선은 외관(158)에 수용된 내관(156)의 윤곽선을 나타낸다.
도 7에 도시한 바와 같이, 복수의 외공(176)은 외관(158)의 관통 방향에 수직인 단면 형상이 원형이고 직경이 동일한 반면, 복수의 내공(174)은 스트로크 방향의 길이가 다르다. 구체적으로, 피스톤(112)의 상사점측(도 7에서 좌측)에 형성된 내공(174)이 피스톤(112)의 하사점측(도 7에서 우측)에 형성된 내공(174)보다 스트로크 방향의 길이가 길다. 그리고, 가장 우측(도 7에서 좌측에서 n번째의) 내공(174)은 내관(156)의 관통 방향으로 수직인 단면 형상이, 외공(176)과 동일 형상으로 되어 있다.
도 7에 있어서, 좌측에서 1~(n－1)번째까지의 내공(174)은 스트로크 방향의 양단이 외공(176)과 직경이 동일한 반원호 형상으로 되어 있고, 2개의 반원호의 사이는 직선 형상으로 되어 있다. 이 직선 형상 부분의 스트로크 방향의 길이가 내공(174)마다 다르다.
그리고, 인접한 외공(176)의 간격(P)은 일정하게 되어 있다. 또한, 내공(174) 중 도 7에서 좌측의 반원호의 중심으로부터, 대응되는 외공(176)의 중심까지의 간격(A)은 어떠한 내공(174)과 대응되는 외공(176)이라도 일정하게 되어 있다.
또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 내공(174)이 대응되는 외공(176)보다 좌측에 위치하여 중첩되어 있지 않을 때, 내공(174) 중, 도 7에서 우측의 반원호의 중심으로부터 외공(176)의 중심까지의 간격을 B라 한다. 이 간격(B)에 대해, 도 7에서 좌로부터의 순서를 부호(B1,B2,B3···Bn － 1,Bn)로 나타낸다. 이 때, B1<B2<B3<···<Bn－1<Bn의 관계로 되어 있다.
도 8은, 내공(174)과 외공(176)의 위치 관계를 설명하기 위한 제2의 도면이다. 도 8에서는, 이해를 용이하게 하기 위해, 내공(174)과 외공(176)을 나타내는 부호를 생략하고, 내공(174)을 해칭으로 나타내고, 외공(176)을 크로스 해칭으로 나타낸다. 또한, 도 8에 있어서, 우측이 피스톤(112)의 하사점측(스트로크 방향의 일단측)이고, 좌측이 피스톤(112)의 상사점측(스트로크 방향의 타단측)으로 되어 있다. 또한, 외공(176)의 내경을 d로 하고, 내공(174)의 스트로크 방향의 길이를 L로 하며, 도 8에서 좌측으로부터의 순서를 부호로 나타낸다.
그리고, 내공(174)은 도 8에서 좌측 내공(174)보다 외공(176)의 내경(d)만큼 길이(L)가 짧다. 이 때, 외공(176)의 간격(P)은 외공(176)의 수 n에 1을 가산한 (n＋1)과 내경(d)과의 곱보다 크게 되어 있다.
모든 내공(174)과 외공(176)이 완전히 중첩된 위치 A의 상태로부터, 내공(174)이 외공(176)의 내경(d)만큼 피스톤(112)의 상사점측(도 8에서 좌측)으로 이동하여 위치 B의 상태가 되면, 좌측에서 n번째(가장 우측) 내공(174)과 외공(176)이 겹치지 않게 된다.
또한 위치 C, 위치 D와, 내관(156)이 내경(d)씩 이동하면, 도 8에서 우측 내공(174)으로부터 차례로 외공(176)과 겹치지 않게 된다. 최종적으로, 위치 X의 상태에서는 모든 내공(174)과 외공(176)이 겹치지 않게 된다.
도 9a~도 9D는, 내관(156)과 외관(158)의 상대 위치의 변화를 단계적으로 나타내는 도면이다. 도 9a~도 9D에 있어서, 우측이 피스톤(112)의 하사점측(스트로크 방향의 일단측)이고, 좌측이 피스톤(112)의 상사점측(스트로크 방향의 타단측)으로 되어 있다. 도 9a에 도시한 바와 같이, 모든 내공(174)과 외공(176)이 겹치지 않은 상태로부터, 내관(156)이 피스톤(112)의 하사점측(도 9a~도 9D에서 우측)으로 이동하면, 도 9b에 도시한 바와 같이, 피스톤(112)의 상사점측(도 9a~도 9D에서 좌측)으로부터 첫번째 내공(174)이 외공(176)과 중첩되기 시작한다.
또한 내관(156)이 피스톤(112)의 하사점측으로 이동하면, 도 9C에 도시한 바와 같이, 피스톤(112)의 상사점측(도 9a~도 9D에서 좌측)으로부터 첫번째, 2번째 내공(174)이 외공(176)과 중첩되어 완전히 개구되고, 3번째 내공(174)이 외공(176)과 중첩되기 시작한다.
내관(156)의 이동이 진행되면, 최종적으로, 도 9D에 도시한 바와 같이, 모든 내공(174)이 외공(176)과 중첩되어 완전히 개구된다. 그 후, 내관(156)은 다시 피스톤(112)의 상사점측을 향해 이동하여, 도 9D로부터 도 9a의 상태로 단계적으로 천이된다.
이와 같이, 내공(174)과 외공(176)은 피스톤(112)의 상사점측(도 9a~도 9D에서 좌측)으로부터 차례로 개구되고, 모든 내공(174)이 외공(176)과 중첩되어 완전히 개구된 후, 피스톤(112)의 하사점측(도 9a~도 9D에서 우측)으로부터 차례로 개구된다.
여기서, 내관(156)과 외관(158)이 중첩되는 부위 중 상대적으로 스트로크 방향의 일단측(도 9a~도 9D에서 우측)에 위치하고, 내공(174)과 외공(176)이 중첩 형성되는 개구 영역을 소유량 개구 영역(Os)이라 칭한다.
또한, 내관(156)과 외관(158)이 중첩되는 부위 중 소유량 개구 영역(Os)보다 피스톤(112)의 상사점측(도 9a~도 9D에서 좌측)에 위치하는 개구 영역을 대유량 개구 영역(Ob)이라 칭한다. 여기서는, 소유량 개구 영역(Os) 및 대유량 개구 영역(Ob)은 각각 외공(176)을 포함하는, 외관(158)에서의 미리 설정된 크기의 영역이다.
또한, 대유량 개구 영역(Ob)를 형성하는 내공(174) 및 외공(176)은 소유량 개구 영역(Os)를 형성하는 내공(174) 및 외공(176)과 각각 스트로크 방향으로 이격된다.
이 때, 대유량 개구 영역(Ob)을 형성하는 내공(174) 및 외공(176)은 소유량 개구 영역(Os)을 형성하는 내공(174) 및 외공(176)보다 피스톤(112)의 상사점측(도 9a~도 9D에서 좌측)에 위치한다. 그 때문에, 대유량 개구 영역(Ob)은 소유량 개구 영역(Os)보다 내공(174)과 외공(176)이 장시간 중첩된 상태가 된다. 또한, 대유량 개구 영역(Ob)은 소유량 개구 영역(Os)보다 내공(174)과 외공(176)이 조기에 중첩되고, 내공(174)과 외공(176)과의 중첩이 늦게 해제된다.
도 10a 및 도 10b는 소기 포트(118)의 개도(開度; 열림 정도)와 혼합 가스 농도와의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 10a 및 도 10b에서 상하 방향은 피스톤(112)의 스트로크 방향을 나타내고, 상측이 피스톤(112)의 상사점측(스트로크 방향의 타단측), 하측이 피스톤(112)의 하사점측(스트로크 방향의 일단측)에 대응된다.
소기 포트(118)는, 도 10a 및 도 10b에 포트 개구 면적의 그래프로 나타낸 바와 같이, 피스톤(112)의 위치에 따라 개구 면적이 변화한다. 소기 포트(118)가 개구되기 시작할 때, 소기 포트(118) 중 피스톤(112)의 상사점측으로부터 개구되기 시작하여 하사점측이 마지막으로 열린다. 그리고, 소기 포트(118)가 닫히기 시작할 때, 소기 포트(118) 중 피스톤(112)의 하사점측에서 닫히기 시작하여 상사점측이 마지막으로 닫힌다.
그 결과, 소기 공기량(소기 활성 가스량)은, 도 10a 및 도 10b에 소기 공기량의 그래프로 나타낸 바와 같이, 포트 개구 면적에 비례하여 변화한다. 이 때, 도 10b에 도시한 비교예에서는, 가스 분사량의 그래프로 나타낸 바와 같이, 연료 가스의 분사량이 포트 개구 면적에 비례하지 않는다. 그 때문에, 도 10b에 혼합 가스 농도의 그래프로 나타낸 바와 같이, 소기 포트(118)으로부터 유입되는 연료 가스와 활성 가스의 혼합 가스의 농도가 국소적으로 높아지는 문제가 발생한다.
본 실시 형태에서는, 도 10a에 도시한 바와 같이, 포트 개구 면적에 맞추어 내관(156)이 변위한다. 그 결과, 소기 포트(118)의 개구 면적이 커지는 동안, 상기와 같이 내공(174) 및 외공(176)이 피스톤(112)의 상사점측으로부터 차례로 개구되고, 소기 포트(118)의 개구 면적이 작아지면, 내공(174) 및 외공(176)이 피스톤(112)의 하사점측으로부터 차례로 폐쇄된다.
그 때문에, 도 10a에 가스 분사량의 그래프로 나타낸 바와 같이, 연료 가스의 분사량이 활성 가스의 양과 거의 비례하여 증감한다. 그 때문에, 소기 포트(118)로부터 유입되는 연료 가스와 활성 가스의 혼합 가스의 농도를 거의 일정하게 유지할 수 있게 된다.
또한, 상기와 같이, 상사점측에 위치하는 대유량 개구 영역(Ob)은, 하사점측에 위치하는 소유량 개구 영역(Os)보다, 내공(174)과 외공(176)이 장시간 중첩된 상태가 된다. 그 때문에, 소기 포트(118) 중 개구 시간이 긴 상사점측에 있어서, 대유량 개구 영역(Ob)으로부터의 연료 가스의 분사량을 많게 하여 혼합 가스 농도의 균일화를 꾀할 수 있다.
또한, 상기와 같이 대유량 개구 영역(Ob)은, 소유량 개구 영역(Os)보다, 내공(174)과 외공(176)이 조기에 중첩되고, 내공(174)과 외공(176)의 중첩이 늦게 해제된다. 그 때문에, 소기 포트(118)의 개폐에 더 가까운 타이밍에 대유량 개구 영역(Ob) 및 소유량 개구 영역(Os)에서의 내공(174)과 외공(176)을 개폐하고, 연료 가스를 분사할 수 있게 된다.
도 11a 및 도 11b는, 제1 변형예에 있어서의 내공(274)과 외공(276)을 설명하기 위한 도면이다. 도 11a 및 도 11b에 도시한 바와 같이, 제1 변형예에 있어서, 대응 관계에 있는 내공(274) 및 외공(276)은 그러한 내관(156) 및 외관(158)의 관통 방향으로 수직인 단면 형상이 동형(同形)으로서, 각각 직사각형이다. 그리고, 내공(274) 및 외공(276)의 도 11a 및 도 11b 중 상하 방향의 길이(스트로크 방향으로 수직인 방향에 따른 길이)가 상사점측이 하사점측보다 길고, 내공(274) 및 외공(276)의 도 11a 및 도 11b 중 좌우 방향의 길이(스트로크 방향에 따른 길이)가 동일하게 되어 있다.
도 11a에 도시한 바와 같이, 모든 내공(274)과 외공(276)이 닫힌 상태로부터, 도 11b에 도시한 바와 같이, 내공(274)과 외공(276)이 서로 중첩될 때, 개구량은 상사점측 쪽이 크게 되어 있다.
즉, 대유량 개구 영역(Ob)은, 소유량 개구 영역(Os)보다, 내공(274)과 외공(276)의 중복의 개시부터 종료까지 항상 개구량이 크게 되어 있다. 그 때문에, 소기 포트(118) 중 상대적으로 유입되는 활성 가스의 유량이 많은 상사점측으로 분사하는 연료 가스의 양을 늘리고, 상대적으로 유입되는 활성 가스의 유량이 적은 하사점측으로 분사하는 연료 가스의 양을 억제하여 혼합 가스의 농도의 균일화를 꾀할 수 있게 된다.
도 12a 및 도 12b는 제2 변형예에 있어서의 내공(374)과 외공(376)을 설명하기 위한 도면이다. 도 12a 및 도 12b에 도시한 바와 같이, 제2 변형예에서는, 원형을 이루는 하나의 외공(376)에 대해, 원형을 이루는 4개의 내공(374)이 설치되어 있다. 또한, 복수의 외공(376)은 상사점측이 가장 내경이 크고, 하사점측을 향해 갈수록 점차 내경이 작아지게 되어 있다.
그리고, 도 12a에 도시한 상태에 있어서, 내공(374)은 대응되는 외공(376)에 가까운 것으로부터 점차 내경이 커지게 되어 있다.
도 12b에 도시한 바와 같이, 내관(156)이 하사점측으로 이동하면, 4개의 내공(374)의 하나가 외공(376)과 중첩되고, 또한 내관(156)이 하사점측으로 이동하면, 일단, 내공(374)과 외공(376)과의 중첩이 해제된 후, 다음의 내공(374)과 외공(376)이 중첩된다. 이와 같이, 하나의 외공(376)에 대해, 복수의 내공(374)이 순차적으로 중첩되어 연료 가스가 분사된다.
이 때, 외공(376)의 내경은 상사점측이 크고, 외공(376)에 중첩되는 내공(374)의 내경이 상사점을 향함에 따라 순차적으로 커지기 때문에, 내관(156)이 하사점측으로 이동함에 따라, 상사점측의 대유량 개구 영역(Ob)이 소유량 개구 영역(Os)보다 단계적으로 개구 면적이 커진다. 그리고, 내관(156)이 다시 상사점측으로 이동함에 따라, 상사점측의 개구 면적이 단계적으로 작아진다.
도 13a 및 도 13b는, 제3 변형예에 있어서의 내공(474)과 외공(476)을 설명하기 위한 도면이다. 도 13a 및 도 13b에 도시한 바와 같이, 제3 변형예에 있어서 내공(474) 및 외공(476)은 각각 하나씩 형성되어 있다.
그리고, 외공(476) 중, 도 13a 및 도 13b에 있어서, 상하 방향의 폭(스트로크 방향으로 수직인 방향의 폭)은 상사점측으로부터 하사점측을 향해 갈수록 점차 감소하고 있다. 한편, 내공(474) 중, 도 13a 및 도 13b에 있어서, 상하 방향의 폭은 상사점측으로부터 하사점측까지 거의 일정하게 되어 있다.
도 13a에 도시한 바와 같이, 내공(474)과 외공(476)이 중첩되지 않은 상태로부터, 도 13b에 도시한 바와 같이, 내관(156)이 하사점측으로 이동하면, 내공(474)과 외공(476)이 점차 중첩된다.
이 때, 외공(476)의, 도 13a 및 도 13b에 있어서, 상하 방향의 폭의 차이로부터, 대유량 개구 영역(Ob)은 소유량 개구 영역(Os)보다 개구량이 커진다. 또한, 대유량 개구 영역(Ob)은 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 소유량 개구 영역(Os)보다 내공(474)과 외공(476)이 장시간 중첩된 상태가 되므로 혼합 가스의 농도 균일화를 꾀할 수 있다.
또한 대유량 개구 영역(Ob)은 소유량 개구 영역(Os)보다 내공(474)과 외공(476)이 조기에 중첩되고, 내공(474)과 외공(476)의 중첩이 늦게 해제되기 때문에, 소기 포트(118)의 개폐에 더 가까운 타이밍에 대유량 개구 영역(Ob) 및 소유량 개구 영역(Os)에 있어서의 내공(474)과 외공(476)을 개폐할 수 있다.
도 14a 및 도 14b는 제4 변형예에 있어서의 연료 분사부(526)를 설명하기 위한 도면이다. 상술한 실시 형태의 연료 분사부(126)는 내관(156)의 내공(174)과 외관(158)의 외공(176)의 중첩에 의해 연료 가스의 분사를 정지시켰다. 한편, 제4 변형예에 있어서는, 도 14a에 도시한 바와 같이, 내관(156)의 내공(174)과 외관(158)의 외공(176)의 중첩에 더하여, 밸브체부(572)에 의해서도 연료 가스의 분사를 정지한다.
구체적으로, 연료 분사부(526)에서는 유압실(162)과 내관(156)과의 사이에, 도 3에 도시한 연통 배관(148)이 연통하는 가스실(568)이 형성되어 있고, 연통 배관(148)에 연료 가스가 공급된다. 가스실(568)은 외관(158)의 본체(158a)의 내부에 연통되어 있다.
샤프트(166) 중 가스실(568)에 배치된 부위에는 밸브체부(572)가 형성되어 있고, 샤프트(166)의 이동에 수반하여 밸브체부(572)가 가스실(568)과 외관(158)과의 연통 부분을 개폐한다.
또한, 내관(156)의 기단측(상단측)이 테이퍼면(556b)으로 되어 있고, 테이퍼면(556b)의 외경은 외관(158)의 내경보다 작게 형성된다. 테이퍼면(556b)에는 연통공(556c)이 설치되고, 연통공(556c)을 통해 외관(158)의 본체(158a) 내부와 내관(156)의 본체(156a) 내부가 연통되어 있다.
도 14b에 도시한 바와 같이, 밸브체부(572)가 개방되면, 내관(156)의 연통공(556c)을 통해 외관(158)의 본체(158a) 내부로 도입된 연료 가스가 내관(156)의 본체(156a) 내부로 유입된다.
스프링부재(570)는 가스실(568)에 배치되고, 도 14b에 도시한 바와 같이, 밸브체부(572)가 개방되면, 밸브체부(572)를 폐쇄하는 방향으로 밸브체부(572)에 탄성 가압력을 작용시킴으로써, 유압에 의한 샤프트(166)의 이동을 보조한다.
이와 같이, 연료 분사부(526)에서는 내관(156)의 내공(174)과 외관(158)의 외공(176)과의 중첩에 더하여, 밸브체부(572)에 의해서도 연료 가스의 분사를 정지한다. 그 결과, 연료 분사부(526)로부터의 연료 가스의 누출을 확실히 회피할 수 있다.
도 15a 및 도 15b는 제5 변형예에서의 연료 분사부(626)를 설명하기 위한 도면이다. 상술한 제4 변형예의 연료 분사부(526)는 연료 배관(152)에 대해, 가스실(568)이 유압실(160, 162)과 같은 측에 배치되고, 하나의 샤프트(166)에 의해 내관(156)과 밸브체부(572)가 동시에 이동한다.
한편, 제5 변형예에서는 도 15a 및 도 15b에 도시한 바와 같이, 내관(156) 및 유압 피스톤(164)에 고정된 샤프트(666a)와, 밸브체부(672)가 설치된 샤프트(666b)가 별도로 설치되어 있다. 샤프트(666b)는 유압 기구(미도시)에 의해, 유압 피스톤(164)과는 독립적으로, 도 15a 및 도 15b에 있어서, 상하 방향(스트로크 방향)으로 이동하여 밸브체부(672)를 개폐한다.
도 16a 및 도 16b는 제6 변형예에서의 연료 분사부(726)를 설명하기 위한 것이다. 상술한 실시 형태의 연료 분사부(126)는 유압에 의해 내관(156)을 이동시키고 있다. 한편, 제6 변형예에서는, 도 16a 및 도 16b에 도시한 바와 같이, 유압 기구를 탑재하고 있지 않다.
외관(758) 중, 도 16a 및 도 16b에 있어서, 상측(스트로크 방향 상방)의 단부에는 내부로 돌출된 돌출부(758a)가 형성되어 있다. 돌출부(758a)는 외관(758) 중 내관(756)이 수용되어 있는 부위보다, 도 16a 및 도 16b에서 상측에 배치된다. 또한, 돌출부(758a)의 일부가 내관(756)측으로 연장되어, 내관(756) 중, 도 16a 및 도 16b에서 상측 내부에 형성된 가이드홈(756a)에 결합된다. 돌출부(758a) 및 가이드홈(756a)에 의해 내관(756)이 외관(758)에 대해 상대적으로 회전하는 이동은 규제되나, 도 16a 및 도 16b에서 상하 방향으로 내관(756)이 이동 가능하게 되어 있다.
내관(756) 중, 도 16a 및 도 16b에서 하측 단부는 폐색되어 있고, 내관(756)의 외측으로부터 스프링부재(770)(탄성 가압체)의 일단이 고정되어 있다. 스프링부재(770)의 타단은 조정 부재(780)에 고정되어 있고, 너트(N)의 체결에 의해 조정 부재(780)의 위치를 조정함으로써, 스트로크 방향(스프링부재(770)의 탄성 변형 방향)에 따른 스프링부재(770)의 타단의 위치가 조정 가능하게 되어 있다.
그리고, 스프링부재(770)는 내관(756)을 외관(758)에 대한 상대 위치의 변화 방향과 평행한 방향(여기서는, 도 16a 및 도 16b에서 상측)으로 압압(탄성 가압)하는 탄성 가압력을 작용시킨다.
또한, 스프링부재(770)가 배치되는 스프링실(782)은 소기실(120)과 연통되어 있고, 압축된 활성 가스의 압력에 의해 내관(756)이, 도 16a 및 도 16b에서 상측으로 압압된다. 한편, 내관(756)의 내부에는 연료 가스가 공급되고 있고, 내관(756)은 연료 가스의 압력에 의해, 도 16a 및 도 16b에서 하측으로 압압된다.
도 16a에 도시한 상태로부터, 내관(756)이, 내관(756)으로 도입되는 연료 가스의 압력에 의해 스프링부재(770)의 탄성 가압력 및 활성 가스의 압력에 의한 압압력에 저항하는 방향(도 16a 및 도 16b에서 하방)으로 압압되면, 연료 가스의 압력 변화에 의해, 도 16b에 도시한 바와 같이, 내관(756)과 외관(758)의 상대 위치가 변화된다.
이와 같이, 제6 변형예에서는, 연료 분사부(726)에 유압 기구를 설치할 필요가 없고, 연료 가스의 압력에 의해 내관(756)과 외관(758)의 상대 위치를 변화시킬 수 있어 비용을 저감할 수 있게 된다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 개시의 바람직한 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 개시가 이러한 실시 형태에 한정되지 않음은 말할 필요도 없다. 당업자라면, 특허 청구의 범위에 기재된 범주에서 각종 변경예 또는 수정예를 도출할 수 있음은 명백하고, 그에 대해서도 당연히 본 개시의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
예컨대, 상술한 실시 형태 및 변형예에서는, 내관(156, 756)을 이동시켜 내관(156, 756)과 외관(158, 758)의 상대 위치를 변화시키는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 외관(158, 758)을 이동시켜 내관(156, 756)과 외관(158, 758)의 상대 위치를 변화시킬 수도 있다.
또한, 상술한 제3 변형예에서는, 내공(474) 및 외공(476)이 각각 하나씩 설치되는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 상술한 실시 형태 및 다른 변형예와 같이, 내공(174, 274, 374) 및 외공(176, 276, 376)을 각각 스트로크 방향으로 이격하여 복수개 마련하면, 내관(156, 756)이나 외관(158, 758)의 강도 저하를 억제할 수 있게 된다.
또한, 상술한 실시 형태 및 변형예에 있어서, 구동부(154)는 스트로크 방향으로 내관(156, 756)을 이동시키는 경우에 대해 설명하였지만, 내관(156, 756) 또는 외관(158, 758)을 스트로크 방향 이외의 방향, 예컨대, 내관(156, 756)의 둘레 방향으로 회전시킬 수도 있다. 단, 내관(156, 756) 또는 외관(158, 758)을 스트로크 방향으로 이동시킴으로써, 구조를 간단하게 하여 비용을 절감할 수 있게 된다.
그런데, 소기 포트는 피스톤의 하사점측으로의 스트로크 방향의 이동에 수반하여, 개도(開度)가 점차 증가한 후, 피스톤이 하사점으로부터 상사점측을 향해 되돌아가면, 개도가 점차 감소한다. 이와 같이, 소기 포트의 개도의 변화에 따라 소기 포트의 1회의 개폐 동안에, 소기 포트로부터 실린더 내로 흡입되는 활성 가스의 유량은 변화한다. 그럼에도 불구하고, 상술한 특허 문헌 1과 같이, 소기 포트의 1회의 개폐 동안 거의 일정한 분사압으로 연료 가스를 분사하면, 연료 가스와 활성 가스의 혼합 가스에 국소적인 농담(濃淡)이 발생하는 문제가 있다.
이러한 상황에서, 소기 포트의 1회의 개폐 동안 흡입되는 연료 가스와 활성 가스의 농도의 균일화를 꾀할 수 있는 유니플로 소기식 2사이클 엔진을 제공하는 것이 바람직하다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 개시에서는 내부에 연소실이 형성되는 실린더와, 실린더 내를 슬라이딩하는 피스톤과, 실린더 중 피스톤의 스트로크 방향의 일단측을 둘러싸고, 압축된 활성 가스가 도입되는 소기 공간과, 실린더 중 소기 공간 내에 위치하는 부분에 설치되고, 피스톤의 슬라이딩 동작에 따라 소기 공간으로부터 연소실로 활성 가스를 흡입하는 소기 포트와, 소기 포트보다 실린더의 직경 방향 외측에 설치되고, 소기 포트로 흡입되는 활성 가스에 연료 가스를 분사하는 연료 분사구와, 소기 포트의 개도에 수반하여 압력 변화가 발생하는 제1 위치와, 제1 위치보다 압력 변화가 작은 제2 위치와의 압력차에 따라 연료 분사구를 개폐하는 개폐 기구를 구비하는 유니플로 소기식 2사이클 엔진을 제공한다.
이에 따라, 소기 포트의 1회의 개폐 동안 흡입되는 연료 가스와 활성 가스의 농도의 균일화를 꾀할 수 있게 된다.
제1 위치는 소기 포트 내에 위치할 수도 있다.
제2 위치는 연료 분사구보다 소기 포트로부터 이격된 위치일 수도 있다.
이 유니플로 소기식 2사이클 엔진이 내부와 외부를 관통하는 내공을 가지며, 내부로 연료 가스가 도입되는 내관과, 내부와 외부를 관통하는 외공을 가지며, 내부에 내관을 수용하여 내관과 함께 이중관을 형성하는 외관을 더 구비하며, 연료 분사구가 내공과 외공이 중첩되어 형성되고, 개폐 기구가 압력차에 의한 압압력으로 내관과 외관의 상대 위치를 변화시킴으로써, 연료 분사구의 개구 면적을 변화시킬 수도 있다.
제2 위치와 제1 위치 사이의 차압이 증가하면, 내관이 스트로크 방향의 일단측으로 압압되고, 차압이 감소하면, 내관이 스트로크 방향의 타단측으로 압압될 수도 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 상술한 유니플로 소기식 2사이클 엔진의 바람직한 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 이러한 실시 형태에 나타내는 치수, 재료, 기타 구체적인 수치 등은 명시된 이해를 용이하게 하기 위한 예시에 불과하고, 특별히 언급하는 경우를 제외하고, 본 개시를 한정하는 것은 아니다. 또한 이하의 기재에 있어서, 실질적으로 동일한 기능, 구성을 갖는 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략하고, 또한 본 개시에 직접 관계가 없는 요소는 도시를 생략한다.
도 17은 유니플로 소기식 2사이클 엔진(1100)의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
본 실시 형태의 유니플로 소기식 2사이클 엔진(1100)은, 예컨대, 선박 등에 이용된다. 구체적으로, 유니플로 소기식 2사이클 엔진(1100)은 실린더(1110), 피스톤(1112), 배기 포트(1114), 배기 밸브(1116), 소기 포트(1118), 소기탱크부(1120)(소기 공간), 소기실(1122)(소기 공간), 연소실(1124), 연료 배관(1126), 및 개폐 기구(1128)를 포함하여 구성된다.
유니플로 소기식 2사이클 엔진(1100)에서는, 피스톤(1112)의 상승 행정 및 하강 행정의 2행정 동안, 배기, 흡기, 압축, 연소, 팽창이 이루어지고, 피스톤(1112)이 실린더(1110) 내를 슬라이딩한다. 피스톤(1112)에는 피스톤 로드(1112a)의 일단이 고정되어 있다. 또한, 피스톤 로드(1112a)의 타단에는 크로스 헤드(미도시)가 연결되어 있고, 크로스 헤드는 피스톤(1112)과 함께 왕복 이동한다. 피스톤(1112)의 왕복 이동에 수반하여 크로스 헤드가 왕복 이동하면, 그 왕복 이동에 연동하여 크랭크 샤프트(미도시)가 회전한다.
배기 포트(1114)는 피스톤(1112)의 상사점보다 상방의 실린더 헤드(1110a)에 설치된 개구부이고, 실린더(1110) 내에서 발생한 연소 후의 배기 가스를 배기하기 위해 개폐된다. 배기 밸브(1116)는 배기 밸브 구동 장치(1116a)에 의해 소정 타이밍에 상하로 슬라이딩되어 배기 포트(1114)를 개폐한다. 배기 포트(114)가 개방되어 있을 때, 배기 포트(1114)를 통해 배기 가스가 실린더(1110)로부터 배기된다.
소기 포트(1118)는 실린더(1110)의 하단측 내주면(실린더 라이너(1110b)의 내주면)으로부터 외주면까지 관통하는 구멍이고, 실린더(1110)의 전 둘레에 걸쳐, 복수개 설치되어 있다. 그리고, 소기 포트(1118)는 피스톤(1112)의 슬라이딩 동작에 따라 실린더(1110) 내로 활성 가스를 흡입한다. 이 활성 가스는 산소, 오존 등의 산화제, 또는 그 혼합 가스(예컨대, 공기)를 포함한다.
소기탱크부(1120)에는, 블로워(미도시)에 의해 압축된 활성 가스(예컨대, 공기)가 냉각기(1130)에 의해 냉각 봉입되어 있다. 압축 및 냉각된 활성 가스는 소기탱크부(1120) 내에 배치된 정류판(1132)에 의해 정류된 후, 드레인 세퍼레이터(1134)에서 수분이 제거된다.
소기실(1122)은 소기탱크부(1120)와 연통됨과 동시에, 실린더(1110) 중 피스톤(1112)의 스트로크 방향(이하, 단순히 「스트로크 방향」이라 약칭함)의 일단측(도 17에서 하측)을 둘러싸고 있고, 압축, 냉각, 및 수분의 제거가 이루어진 활성 가스가 도입된다.
여기서, 소기탱크부(1120) 및 소기실(1122)은 소기 공간을 구성한다. 소기 공간은 압축된 활성 가스가 도입되고, 실린더(1110) 중 피스톤(1112)의 스트로크 방향의 일단측(도 17에서 하측)을 둘러싸는 공간이다. 여기서는, 소기 공간의 일예로서 소기탱크부(1120)나 소기실(1122)을 예로 들었지만, 소기 공간은 압축된 활성 가스가 도입되고, 실린더(1110) 중 피스톤(1112)의 스트로크 방향의 일단측을 둘러싸는 공간이라면, 소기탱크부(1120)나 소기실(1122)로 한정되지 않는다.
소기 포트(118)는 실린더(1110)(실린더 라이너(1110b)) 중 소기실(1122) 내에 위치하는 부분에 설치되어 있고, 피스톤(112)의 슬라이딩 동작에 따라 소기실(1122)과 실린더(1110) 내의 차압에 의해, 소기실(1122)로부터 실린더(1110) 내로 활성 가스를 흡입한다. 실린더(1110)에 흡입된 활성 가스는 피스톤(112)에 의해 연소실(1124)로 도입된다.
도 18은, 도 17의 II－II선 단면이다. 도 18에서는, 이해를 용이하게 하기 위해, 연료 배관(1126)의 단면은 간략화하여 나타내고, 연료 배관(1126)의 내부 구조에 대해서는 후술한다. 도 18에 도시한 바와 같이, 연료 배관(1126)은 소기 포트(1118)보다 실린더(1110)(실린더 라이너(1110b))의 직경 방향 외측에 설치된다.
도 18에 도시한 예에서는, 연료 배관(1126)은 인접한 소기 포트(1118) 사이에 있어서의 실린더(1110)의 외표면의 직경 방향 외측에 배치되어 있고, 연료 배관(1126)에 의해 활성 가스의 흐름이 잘 저해되지 않는다.
도 18에 도시한 예에서는, 연료 배관(1126)과 소기 포트(1118)가 동수(同數) 배치되어 있는 경우에 대해 설명하였지만, 연료 배관(1126)과 소기 포트(1118)의 배치수가 다를 수도 있고, 예컨대, 2개의 소기 포트(1118) 마다 하나의 연료 배관(1126)이 설치될 수도 있다.
연료 배관(1126) 중 배기 포트(1114)측(도 17에서 상측)에는, 환상 배관(1136)이 배치되어 있다. 환상 배관(1136)은 실린더(1110)의 직경 방향 외측을 실린더(1110)의 둘레 방향을 따라 환상으로 둘러싸는 배관으로서, 연료 배관(1126)과 연통되어 있다. 환상 배관(1136)에는 연료 분사 밸브(1138)를 통해 연료 가스가 저장된 연료 탱크(1140)로부터 연료 가스가 도입된다.
환상 배관(1136)은 각각의 연료 배관(1126)과 연통되고, 연료 배관(1126)에는 후술하는 연료 분사구가 형성되어 있고, 연료 탱크(1140)로부터 환상 배관(1136)을 통해 연료 배관(1126)으로 유입된 연료 가스는 연료 배관(1126)으로부터 소기 포트(1118)로 흡입되는 활성 가스에 분사된다. 그 결과, 연료 가스는 활성 가스와 함께 소기 포트(1118)로부터 실린더(1110) 내로 흡입되고, 연소실(1124)로 도입된다.
또한, 도 17에 도시한 바와 같이, 실린더 헤드(1110a)에는 파일럿 분사 밸브(1142)가 설치된다. 그리고, 엔진 사이클에서의 원하는 시점에서 적당량의 연료유가 파일럿 분사 밸브(1142)로부터 분사된다. 이 연료유는 연소실(1124)의 열에 의해 기화하여 연료 가스가 된다. 그리고, 연료유가 기화한 연료 가스가 자연 착화되고, 짧은 시간 연소되어 연소실(1124)의 온도를 극히 높인다. 그 결과, 소기 포트(1118)로부터 연소실(1124)로 도입된 연료 가스를 원하는 타이밍에 확실히 연소시킬 수 있다. 피스톤(1112)은 주로 소기 포트(1118)로부터 도입되는 연료 가스의 연소에 의한 팽창압에 의해 왕복 이동한다.
여기서, 연료 가스는, 예컨대, LNG(액화 천연 가스)를 가스화하여 생성된다. 또한, 연료 가스는, LNG에 한정하지 않고, 예컨대, LPG(액화 석유 가스), 경유, 중유 등을 가스화한 것을 적용할 수도 있다.
도 19는, 도 17의 파선 부분의 확대도이다. 도 19에 도시한 바와 같이, 연료 배관(1126)은 내관(1144)과 외관(1146)으로 구성된다. 내관(1144)은 환상 배관(1136)과 도 19에서 상측 연통로(1148)를 통해 연통되고, 환상 배관(1136)으로부터 내관(1144)의 본체(1144a)의 내부로 연료 가스가 도입된다. 외관(1146)은 본체(1146a)의 내부에 내관(1144)을 수용하여 내관(1144)과 함께 이중관을 형성한다.
내관(1144)은 본체(1144a)의 내부와 외부를 연통시키는 내공(1150)을 가지며, 외관(1146)은 본체(1146a)의 내부와 외부를 연통시키는 외공(1152)을 가진다. 내관(1144)은, 도 19에서 하측 선단이 폐색되어 있고, 내관(1144)의 본체(1144a) 내부로 도입된 연료 가스는 내공(1150)과 외공(1152)이 중첩될 때까지, 본체(1144a) 내부에서 체류한다. 그리고, 내공(1150)과 외공(1152)이 중첩되면, 연료 가스는 내공(1150) 및 외공(1152)을 통해 연료 배관(1126)의 외부로 분사된다.
즉, 내공(1150) 및 외공(1152)이 중첩됨으로써, 소기 포트(1118)에 흡입되는 활성 가스에 연료 가스를 분사하는 연료 분사구(1154)가 형성된다. 상기와 같이, 연료 배관(1126)은 소기 포트(1118)보다 실린더(1110)의 직경 방향 외측에 설치되기 때문에, 연료 배관(1126)에 형성되는 연료 분사구(1154)도 소기 포트(1118)보다 실린더(1110)의 직경 방향 외측에 설치된다.
개폐 기구(1128)는 내관(1144)과 외관(1146)의 상대 위치를, 피스톤(1112)의 스트로크 방향(도 19에서 상하 방향)으로 변화시켜, 내공(1150)과 외공(1152)을 중첩시킴으로써 연료 분사구(1154)를 개구하고, 중복을 해제시킴으로써 연료 분사구(1154)를 폐구(閉口)한다.
구체적으로는, 개폐 기구(1128)는 외관(1146)의 선단측(도 19에서 하측으로서, 피스톤(1112)의 하사점측)에 고정된 본체(1128a)를 가진다. 본체(1128a) 내부에는 스프링부재(1156)가 배치된다.
스프링부재(1156)의 일단은 내관(1144)의 선단부에 접촉하고, 타단이 본체(1128a) 내에 형성된 격벽(1158)에 접촉한다. 그리고, 스프링부재(1156)는 내관(1144)에 대해 피스톤(1112)의 상사점측으로 압압하는 탄성 가압력을 작용시킨다.
또한, 본체(1128a)의 내부에는 스프링부재(1156)보다 하사점측에 2개의 압력실(1160, 1162)이 설치되어 있다. 2개의 압력실(1160, 1162)은 피스톤(1112)의 스트로크 방향으로 연속하여 설치되고, 2개의 압력실(1160, 1162)간의 압력차에 의해 탄성 변형하는 칸막이 부재(1164)에 의해 나누어져 있다.
칸막이 부재(1164)에는 샤프트(1166)의 일단이 고정되고, 샤프트(1166)의 타단이 격벽(1158)을 관통하여 스프링부재(1156)측까지 돌출되고, 내관(1144)의 선단부에 면해 있다. 2개의 압력실(1160, 1162)간의 압력차에 의해서는, 칸막이 부재(1164)의 탄성 변형에 수반하여 샤프트(1166)의 타단이 내관(1144)의 선단을 압압하고, 내관(1144)이 상사점측으로 압압된다.
하사점측의 압력실(1160)에는 칸막이 부재(1164)와 본체(1128a) 사이에 스프링부재(1168)가 배치되어 있고, 스프링부재(1168)가 칸막이 부재(1164)에 대해, 상사점측으로 압압하는 탄성 가압력을 작용시킴으로써, 칸막이 부재(1164)를 지지하고 있다.
그리고, 하사점측의 압력실(1160)에는 연통 배관(1170)이 연결된다. 또한, 실린더(1110)에는 실린더(1110)의 외주면으로부터 소기 포트(1118) 내부까지 관통하는 관통공(1110c)이 형성되어 있다. 연통 배관(1170) 및 관통공(1110c)은 연결되어 있고, 연통 배관(1170) 및 관통공(1110c)을 통해 소기 포트(1118)의 내부(제1 위치)와, 압력실(1160)이 연통되어 있다.
한편, 상사점측의 압력실(1162)에는 배관(미도시)이 연결되어 있고, 이 배관을 통해 압력실(1162)은 연료 분사구(1154)보다 소기 포트(1118)로부터 이격된 위치, 예컨대, 소기탱크부(1120) 중 활성 가스의 흐름이 작은 위치(제2 위치)와 연통되어 있다. 제2 위치는 제1 위치보다 활성 가스의 흐름이 작은 만큼 정압(靜壓)의 압력 변화가 작다.
도 20은, 도 19에 있어서의 연료 배관(1126) 및 개폐 기구(1128)를 나타내는 도면이다. 도 20에 도시한 바와 같이, 내공(1150) 및 외공(1152)은 각각 스트로크 방향으로 이격되어 복수개 설치되고, 스트로크 방향의 간격이 동일하다. 또한, 내공(1150) 및 외공(1152)은 관통 방향으로 수직인 단면 형상이 동형(同形)으로 되어 있다.
도 20에서는, 내관(1144)의 기단측(상사점측)이 위치 결정 부재(1172)에 접촉되어 있다. 따라서, 내관(1144)의 외관(1146)에 대한 상대 위치는, 도 20에 도시한 위치보다 상사점측으로는 이동하지 않는다.
또한, 내관(1144)의 하사점측으로의 이동은 내관(1144)의 선단측이 개폐 기구(1128)의 본체(1128a)에 접촉하는 위치까지 규제된다. 그 때문에, 내관(1144)의 스트로크 방향의 이동 가능 거리가, 도 20에 부호 M으로 나타내는 길이가 된다.
도 20에서는, 내관(1144)이 외관(1146)에 대해 하사점측으로 거리 M 만큼 상대적으로 이동하였을 때, 즉, 내관(1144)이 가장 하사점측까지 이동하였을 때, 내공(1150)과 외공(1152)이 완전히 중첩된 상태가 되는 위치 관계로 되어 있다.
도 21a~도 21C는 연료 분사구(1154)의 개폐를 설명하기 위한 도면이다. 도 21a에 도시한 바와 같이, 내관(1144)이 가장 상사점측에 위치할 때, 내공(1150)과 외공(1152)은 중첩되지 않고, 연료 분사구(1154)는 모두 닫혀 있다.
그리고, 피스톤(1112)이 상사점측으로부터 하사점측을 향해 이동하여 소기 포트(1118)가 개구되기 시작하고, 소기 포트(1118)로부터 활성 가스가 실린더(1110) 내로 흡입되기 시작하면, 소기 포트(1118) 내의 동압(動壓)이 상승하고 정압이 저하된다. 그 결과, 압력실(1160)의 압력이 저하되기 시작하고, 도 21b에 도시한 바와 같이, 내관(1144)가 하사점측으로 이동한다. 이 때, 내공(1150)과 외공(1152)이 부분적으로 중첩되고, 연료 분사구(1154)의 일부가 개구된다.
또한 소기 포트(1118)가 완전 개방되면, 소기 포트(1118)로부터 실린더(1110) 내로 흡입되는 활성 가스의 유속이 더욱 상승하고, 소기 포트(1118) 내의 동압 상승과 함께 정압 저하가 현저해져 압력실(1160)의 압력이 더욱 저하된다. 그 결과, 도 21C에 도시한 바와 같이, 내관(1144)이 가장 하사점측까지 이동하고, 내공(1150)과 외공(1152)이 완전히 중첩된다. 즉, 연료 분사구(1154)가 완전히 개구된다.
피스톤(1112)이 하사점에서 다시 상사점측을 향하면, 소기 포트(1118)의 폐구에 맞추어, 도 21C에 도시한 상태로부터 도 21a에 도시한 상태를 향해 내관(1144)이 상사점측으로 이동한다.
도 22a 및 도 22b는 소기 포트(1118)의 개도와 혼합 가스 농도와의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 도 22a 및 도 22b에서 상하 방향은 피스톤(1112)의 스트로크 방향을 나타내고, 상측이 피스톤(1112)의 상사점측, 하측이 피스톤(1112)의 하사점측에 대응된다.
소기 포트(1118)는, 도 22a 및 도 22b에 포트 개구 면적의 그래프로 나타낸 바와 같이, 피스톤(1112)의 위치에 따라 개구 면적이 변화한다. 소기 포트(1118)가 개구되기 시작할 때, 소기 포트(1118) 중 피스톤(1112)의 상사점측으로부터 개구되기 시작하여 하사점측이 마지막으로 개구된다. 그리고, 소기 포트(1118)가 닫히기 시작할 때, 소기 포트(1118) 중 피스톤(1112)의 하사점측으로부터 폐구되기 시작하여 상사점측이 마지막으로 닫힌다.
그 결과, 소기 공기량(소기 활성 가스량)은, 도 22a 및 도 22b에 소기 공기량의 그래프로 나타낸 바와 같이, 포트 개구 면적에 비례하여 변화한다. 이 때, 도 22b에 도시한 비교예에서는, 가스 분사량의 그래프로 나타낸 바와 같이, 연료 가스의 분사량이 포트 개구 면적에 비례하지 않았다. 그 때문에, 도 22b에 혼합 가스 농도의 그래프로 나타낸 바와 같이, 소기 포트(1118)로부터 유입되는 연료 가스와 활성 가스의 혼합 가스의 농도가 국소적으로 높아지는 문제가 있다.
그런데, 상기한 바와 같이, 소기 공기량에 따라, 소기 포트(1118) 내의 정압이 저하됨으로써, 도 22a에 도시한 바와 같이, 소기 포트(1118)의 내부(제1 위치)와 소기탱크부(1120)(제2 위치)의 압력차(ΔP)가 커진다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 압력차(ΔP)에 따라 자동적으로 내관(1144)이 외관(1146)에 대해 상대 위치를 변위하는 개폐 기구(1128)를 설치하고 소기 포트(1118)의 개구 면적에 따라, 도 22a에서 분사구 면적의 그래프로 나타내는 연료 분사구(1154)의 개구 면적도 변화시키고 있다.
그 때문에, 도 22a에 가스 분사량의 그래프로 나타낸 바와 같이, 연료 가스의 분사량이 활성 가스의 양과 거의 비례하여 증감되기 때문에, 소기 포트(1118)로부터 유입되는 연료 가스와 활성 가스의 혼합 가스의 농도를 거의 일정하게 유지할 수 있게 된다.
상술한 실시 형태에 있어서, 개폐 기구(1128)는 제1 위치와 제2 위치의 압력차를 압압력으로 바꾸고, 연료 분사구(1154)를 개폐하는 경우에 대해 설명하였지만, 개폐 기구(1128)는, 예컨대, 제1 위치와 제2 위치의 압력차를 전기 신호로서 취득하고, 제1 위치와 제2 위치의 압력차에 따라 액튜에이터 등에 의해 연료 분사구(1154)를 개폐할 수도 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 제1 위치는 소기 포트(1118) 내에 위치하는 경우에 대해 설명하였지만, 제1 위치는 소기 포트(1118)의 개도에 따라 압력 변화가 발생하는 위치라면, 소기 포트(1118)의 외부라도 무방하다. 다만, 제1 위치를 소기 포트(1118) 내로 함으로써, 소기 포트(1118)의 개도에 따른 압력 변화가 더욱 고정밀도로 연료 분사구(1154)의 개폐에 반영된다.
또한, 상술한 실시 형태에 있어서, 제2 위치는 연료 분사구(1154)보다 소기 포트(1118)로부터 이격된 위치인 경우에 대해 설명하였지만, 제2 위치는 제1 위치보다 압력 변화가 작은 위치라면, 임의의 위치라도 무방하다. 다만, 제2 위치를, 예컨대 소기탱크부(1120) 등, 연료 분사구(1154)보다 소기 포트(1118)로부터 이격된 위치로 하면, 소기 포트(1118)에 흡입되는 활성 가스의 흐름의 영향을 잘 받지 않고, 압력 변화를 작게 억제하여 연료 분사구(1154)의 개폐를 적절히 수행할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 내관(1144)과 외관(1146)에 의한 이중관을 구비하고, 내공(1150)과 외공(1152)이 중첩되어 연료 분사구(1154)가 형성되는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 이중관은 필수 구성이 아니며, 연료 분사구(1154)는 제1 위치와 제2 위치의 압력차에 따라, 다른 개폐 기구에 의해 개폐될 수도 있다. 다만, 내관(1144) 및 외관(1146)에 의한 이중관을 설치하는 구성으로 함으로써, 간단한 기구로 연료 분사구(1154)의 개폐가 가능해진다.
또한, 상술한 실시 형태에서는, 소기탱크부(1120)(제2 위치)와 소기 포트(1118) 내(제1 위치) 사이의 차압이 증가하면, 내관(1144)가 스트로크 방향의 일단측(하사점측)으로 압압되고, 차압이 감소하면, 내관(1144)이 스트로크 방향의 타단측(상사점측)으로 압압되는 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 이와는 반대로, 소기탱크부(1120)(제2 위치)와 소기 포트(1118) 내부(제1 위치)와의 차압이 증가하면, 내관(1144)이 스트로크 방향의 상사점측으로 압압되고, 차압이 감소하면, 내관(1144)이 스트로크 방향의 하사점측으로 압압될 수도 있다.
다만, 상술한 실시 형태의 방향으로 내관(1144)이 압압되는 구성이라면, 외공(1152)과 내공(1150)과의 중첩 개시 부분은 하나의 외공(1152) 중의 상사점측이 된다. 소기 포트(1118) 중의 개구 개시 부분도 상사점측이라는 점에서, 개구되기 시작한 소기 포트(118)로 유입되는 활성 가스에 가까운 측으로부터 연료 가스의 분사를 개시할 수 있어, 연료 가스의 국소적인 농담의 억제에 효과가 있다.
본 개시는 활성 가스와 함께 연료 가스를 소기 포트로부터 실린더 내로 흡입하는 유니플로 소기식 2사이클 엔진에 이용할 수 있다.
Ob　 대유량 개구 영역
Os　 소유량 개구 영역
100 　유니플로 소기식 2사이클 엔진
110 　실린더
112　 피스톤
118　 소기 포트
126　 연료 분사부
154　 구동부
156, 756 내관
158, 758 외관
174, 274, 374, 474 내공
176, 276, 376, 476 외공
526, 626, 726 연료 분사부
770　 스프링부재(탄성 가압체)

Claims (9)

  1. 내부에 연소실이 형성되는 실린더와,
    상기 실린더 내를 슬라이딩하는 피스톤과,
    상기 실린더 내에서의 상기 피스톤의 스트로크 방향의 일단측에 설치되고, 상기 피스톤의 슬라이딩 동작에 따라 상기 연소실에 활성 가스를 흡입하는 소기 포트와,
    상기 소기 포트보다 상기 실린더의 직경 방향 외측에 설치되고, 상기 소기 포트에 흡입되는 상기 활성 가스에 연료 가스를 분사하는 연료 분사부를 구비하고,
    상기 연료 분사부는, 인접한 상기 소기 포트 사이에서의 상기 실린더의 외표면의 직경 방향 외측에 배치되는 연료 배관과, 구동부를 구비하며,
    상기 연료 배관은,
    내부와 외부를 관통하는 내공을 가지며, 상기 내부로 연료 가스가 도입되는 내관과,
    내부와 외부를 관통하는 외공을 가지며, 상기 내부에 상기 내관을 수용하여 상기 내관과 함께 이중관을 형성하는 외관을 구비하며,
    상기 구동부는, 상기 내관 또는 상기 외관을 상기 스트로크 방향으로 이동시킴으로써, 상기 내관과 상기 외관의 상대 위치를 변화시켜, 상기 내공과 상기 외공이 중첩되는 면적인 개구량을 변화시키는 유니플로 소기식 2사이클 엔진.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 내공과 상기 외공이 중첩되어 형성되는 개구 영역에는, 상대적으로 상기 스트로크 방향의 일단측에 위치하는 소유량 개구 영역, 및 상기 소유량 개구 영역보다 상기 스트로크 방향의 타단측에 위치하는 대유량 개구 영역이 포함되는 유니플로 소기식 2사이클 엔진.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 내공 및 상기 외공이 각각, 상기 스트로크 방향으로 이격되어 복수 설치되고, 상기 대유량 개구 영역을 형성하는 상기 내공 및 상기 외공이, 상기 소유량 개구 영역을 형성하는 상기 내공 및 상기 외공과, 각각 상기 스트로크 방향으로 이격되는 유니플로 소기식 2사이클 엔진.
  4. 청구항 2 또는 3에 있어서,
    상기 대유량 개구 영역이, 상기 소유량 개구 영역보다, 상기 내공과 상기 외공이 장시간 중첩된 상태가 되도록 구성되어 있는 유니플로 소기식 2사이클 엔진.
  5. 청구항 2 또는 3에 있어서,
    상기 대유량 개구 영역이, 상기 소유량 개구 영역보다, 상기 내공과 상기 외공이 조기에 중첩되도록 구성되어 있는 유니플로 소기식 2사이클 엔진.
  6. 청구항 2 또는 3에 있어서,
    상기 대유량 개구 영역이, 상기 소유량 개구 영역보다, 상기 내공과 상기 외공의 중첩이 늦게 해제되도록 구성되어 있는 유니플로 소기식 2사이클 엔진.
  7. 청구항 2 또는 3에 있어서,
    상기 대유량 개구 영역의 상기 개구량이, 상기 소유량 개구 영역의 상기 개구량보다 크게 되어 있는 유니플로 소기식 2사이클 엔진.
  8. 삭제
  9. 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동부가 상기 내관을 상기 상대 위치의 변화 방향과 평행하게 탄성 가압하는 탄성 가압체를 가지며,
    상기 내관이, 상기 내관으로 도입되는 연료 가스의 압력에 의해 상기 탄성 가압체의 탄성 가압력에 저항하는 방향으로 압압되면, 상기 연료 가스의 압력 변화에 의해, 상기 내관과 상기 외관의 상대 위치가 변화하는 유니플로 소기식 2사이클 엔진.
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